[發明專利]TEM平面樣品的制備方法

有效

• 申請號: 201310178632.2
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN104155156B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發明（設計）人: 趙燕麗;齊瑞娟;王小懿;段淑卿
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙)31237
• 代理人: 屈蘅,李時云

技術領域

本發明涉及半導體檢測技術領域，特別涉及一種TEM平面樣品的制備方法。

背景技術

隨著半導體制造工藝的發展，半導體器件的關鍵尺寸越來越小。薄膜的填充能力對于45nm以及更先進的工藝來說，成為了一個挑戰。薄膜的填充能力的提高也依賴于薄膜分析技術的改進。近年來，電子顯微分析技術的長足發展，為研究薄膜材料的微觀狀態提供了眾多的分析測試手段。其中，透射電子顯微鏡（TEM）是最常用薄膜分析設備之一。

透射電子顯微鏡（TEM）的工作原理是，將需要檢測的樣品以切割、研磨、離子減薄等方式制成適合觀察的TEM樣品，然后將TEM樣品放入TEM觀測室，利用高壓加速的電子束照射TEM樣品，通過一系列電磁透鏡將穿過樣品的電子信號放大成像，然后進行分析。透射電子顯微鏡（TEM）的放大倍數可達幾十萬倍，分辨率一般在0.2～0.3nm，非常適合于研究和觀察薄膜材料的微觀結構形貌。

透射電子顯微鏡（TEM）一般通過截面樣品來觀察和分析薄膜的填充能力，截面樣品是用于觀察薄膜生長的截面，一個截面樣品就可以實現不同深度的連續觀察，可以得到薄膜厚度、結構、生長缺陷等信息。但是，通過截面樣品來觀察和分析薄膜的填充能力也是有局限性的，比如，由于一個樣品只能觀察一個截面，分析區域比較小；由于樣品存在一定厚度，觀察時會出現疊影影響觀察，比如，發現有空洞的時候難以判斷空洞的具體位置。

發明內容

本發明的目的在于提供一種TEM平面樣品的制備方法，以解決現有的TEM截面樣品存在分析局限性的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種TEM平面樣品的制備方法，所述TEM平面樣品的制備方法包括：

提供一晶片，所述晶片包括基底和半導體器件層；

在所述半導體器件層的上面涂布有機物薄膜；

切割涂布有有機物薄膜的晶片形成待測樣品；

與涂有有機物薄膜的表面相鄰的一表面形成保護層；

對所述待測樣品執行離子減薄，形成TEM平面樣品。

優選的，在所述的TEM平面樣品的制備方法中，所述有機物薄膜的厚度是500～700nm。

優選的，在所述的TEM平面樣品的制備方法中，所述有機物薄膜含碳。

優選的，在所述的TEM平面樣品的制備方法中，所述保護層的材料是Pt或者W。

優選的，在所述的TEM平面樣品的制備方法中，所述離子減薄包括離子束粗切、U型切割和離子束細切；

其中，所述離子束粗切是指從涂布有有機物薄膜的表面相對的一表面，對所述待測樣品進行離子轟擊，形成具有凹坑的樣品。

優選的，在所述的TEM平面樣品的制備方法中，所述凹坑的數量為一個。

優選的，在所述的TEM平面樣品的制備方法中，所述凹坑的位置靠近待測樣品的中心。

優選的，在所述的TEM平面樣品的制備方法中，所述U型切割保留靠近保護層的部分側面。

優選的，在所述的TEM平面樣品的制備方法中，所述離子束細切包括第一側面切割和第二側面切割。

在本發明提供的TEM平面樣品的制備方法中，通過在樣品上覆蓋一定厚度的有機物薄膜，避免樣品制備過程中形成保護層的材料（Pt或W）濺到樣品上，影響樣品的觀測。由此，平面樣品可以得到清晰的TEM圖像，實現了用平面樣品觀察和分析薄膜填充能力的目的，彌補了現有技術中截面樣品的分析局限性。

附圖說明

圖1是傳統方式制備的TEM平面樣品的TEM圖像；

圖2是傳統方式制備的TEM平面樣品在保護層形成之前的結構示意圖；

圖3是傳統方式制備的TEM平面樣品在保護層形成之后的結構示意圖；

圖4是本發明實施例的TEM平面樣品的制備方法的流程圖；

圖5是本發明實施例的TEM平面樣品在保護層形成之前的結構示意圖；

圖6是本發明實施例的TEM平面樣品在保護層形成之后的結構示意圖；

圖7是本發明實施例的TEM平面樣品的TEM圖像。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發明提出的TEM平面樣品的制備方法作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。